CN109209575A - 一种颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构。本发明所述非对称孔道结构的孔道横截面形状包括六边形、方形和三角形三种形状的组合，其中六边形孔道和三角形孔道作为进口孔道，方形孔道作为出口孔道，形成进口孔道与出口孔道横截面形状或面积不一致的非对称孔道结构。该结构能够有效增加进口孔道容积和过滤壁面面积，与传统的对称型过滤体孔道结构相比，该结构的进口孔道容积和过滤面积增加了30％以上，这就意味着捕集相同的颗粒量，在壁面上形成的颗粒滤饼层更薄。计算结果表明，采用新型孔道结构的极限碳载量增加了30％以上，对于降低再生频率、延长捕集器使用寿命具有非常积极的作用。

Description

一种颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构
技术领域
本发明涉及内燃机排气处理技术领域，具体而言，尤其涉及一种颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构。
背景技术
颗粒捕集器目前是最有效、应用最广泛的颗粒物排放后处理装置，随着颗粒物被捕集在孔道壁面上，排气背压会越来越高，影响柴油机性能，所以需要定期对颗粒捕集器进行再生；但再生频率过大不仅会增加后处理成本，还会缩短颗粒捕集器的使用寿命。降低颗粒捕集器压降升高率一直是国内外的研究重点，传统的对称型壁流式过滤孔道结构进、出口孔道形状大小一致，通过增加孔道目数来降低压降升高率，但目数增加有其上限，且制造成本过高。
发明内容
根据上述提出的技术问题，为了降低目前通用的颗粒捕集器压降升高率，而提供一种颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构。本发明主要利用横截面形状为六边形和三角形的进口孔道和方形的出口孔道，有效降低压降升高率，计算结果表明新型结构碳载极限能够增加30％以上，对于降低颗粒捕集器再生频率具有非常明显的作用。
本发明采用的技术手段如下：
一种颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，所述非对称孔道结构的孔道横截面形状包括六边形、方形和三角形三种形状的组合，其中六边形孔道和三角形孔道作为进口孔道，方形孔道作为出口孔道，形成进口孔道与出口孔道横截面形状或面积不一致的非对称孔道结构。
进一步地，所述进口孔道与出口孔道轴向入口与出口两端交替封堵，迫使发动机尾气从进口孔道进入穿透过滤壁面后排出，尾气中的颗粒物被过滤壁面捕集。
进一步地，在横截面方向上，所述方形孔道两条相对的边分别作为两个六边形孔道的边，另外两条相对的边分别作为两个三角形孔道的边或一条作为三角形孔道的边，另一条作为过滤体的临界边。
进一步地，三角形孔道壁面边长b和六边形孔道壁面边长a的比例为预设值，b:a比例范围在0.5-5之间。
进一步地，所述六边形孔道的边替换为向外凸的曲线形或所述三角形孔道的边替换为向外凸的曲线形。
进一步地，所述六边形孔道的边替换为向外凸的曲线形，所述三角形孔道的边替换为向外凸的曲线形。
进一步地，所述六边形孔道的边替换为向外凸的折线形或所述三角形孔道的边替换为向外凸的折线形。
进一步地，所述六边形孔道的边替换为向外凸的折线形，所述三角形孔道的边替换为向外凸的折线形。
进一步地，所述六边形孔道的边替换为向外凸的折线形，所述三角形孔道的边替换为向外凸的曲线形。
进一步地，所述六边形孔道的边替换为向外凸的曲线形，所述三角形孔道的边替换为向外凸的折线形。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
非对称结构的孔道横截面形状由六边形、三角形和方形组成，其中六边形和三角形孔道作为进口孔道，方形孔道作为出口孔道。该结构能够有效增加进口孔道容积和过滤壁面面积，与传统的对称型过滤体孔道结构相比，该结构的进口孔道容积和过滤面积增加了30％以上，这就意味着捕集相同的颗粒量，在壁面上形成的颗粒滤饼层更薄。计算结果表明，采用新型孔道结构的极限碳载量增加了30％以上，对于降低再生频率、延长捕集器使用寿命具有非常积极的作用。
基于上述理由本发明可在内燃机排气处理技术领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明非对称孔道结构的横截面示意图。
图2为本发明非对称孔道结构的单元横截面示意图。
图3为本发明六边形孔道壁面替换为曲线形壁面的单元横截面示意图。
图4为本发明三角形孔道壁面替换为曲线形壁面的单元横截面示意图。
图5为本发明六边形孔道壁面和三角形孔道壁面替换为曲线形壁面的单元横截面示意图。
图6为本发明六边形孔道壁面替换为折线形壁面的单元横截面示意图。
图7为本发明三角形孔道壁面替换为折线形壁面的单元横截面示意图。
图8为本发明六边形孔道壁面和三角形孔道壁面替换为折线形壁面的单元横截面示意图。
图中：1、六边形孔道，2、三角形孔道，3、方形孔道，4、六边形孔道壁面，4a、曲线形孔道壁面，4b、折线形孔道壁面，5、三角形孔道壁面，R1/R2、曲线形孔道壁面半径，A1/A2、折线形孔道壁面折角。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，本发明提供了一种颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，所述非对称孔道结构的孔道横截面形状包括六边形、方形和三角形三种形状的组合，如图2所示为单个单元孔道的横截面示意图，其中六边形孔道1和三角形孔道2作为进口孔道，方形孔道3作为出口孔道，形成进口孔道与出口孔道横截面形状或面积不一致的非对称孔道结构。
三角形孔道壁面5边长b和六边形孔道壁面4边长a的比例可调整，比例范围在0.5-5之间。进、出口孔道轴向入口与出口两端交替封堵，迫使发动机尾气从进口孔道进入穿透过滤壁面后排出，尾气中的颗粒物被过滤壁面捕集。
实施例1
如图3-5所示，将六边形孔道壁面4和三角形孔道壁面5替换为曲线形孔道壁面4a。可单独将六边形孔道壁面4和三角形孔道壁面5进行替换，也可同时替换，曲线形孔道壁面4a的半径R1、R2可以调整。
实施例2
如图6-8所示，将六边形孔道壁面4和三角形孔道壁面5替换为曲线形孔道壁面4b。可单独将六边形孔道壁面4和三角形孔道壁面5进行替换，也可同时替换，折线形孔道壁面4b的折角A1、A2可以调整。
亦可将所述六边形孔道的边替换为向外凸的折线形，所述三角形孔道的边替换为向外凸的曲线形。或将所述六边形孔道的边替换为向外凸的曲线形，所述三角形孔道的边替换为向外凸的折线形。上述实施例采用外凸的曲线形孔道壁面4a和折线形孔道壁面4b能够进一步扩大进口孔道容积，增加过滤壁面面积，有效提升非对称孔道结构颗粒捕集器的性能。
非对称孔道结构能够增加过滤面积和进口孔道容积，极限碳载量增加30％以上。因此，采用颗粒捕集器过滤体孔道结构能够有效控制压降升高率，延长清灰里程，降低捕集器的再生频率，降低后处理成本。颗粒捕集器过滤体孔道结构凭借其优越的性能在颗粒后处理技术的商业应用及推广上将会具有很大的应用的潜力。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，其特征在于，所述非对称孔道结构的孔道横截面形状包括六边形、方形和三角形三种形状的组合，其中六边形孔道和三角形孔道作为进口孔道，方形孔道作为出口孔道，形成进口孔道与出口孔道横截面形状或面积不一致的非对称孔道结构。
2.根据权利要求1所述的颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，其特征在于，所述进口孔道与出口孔道轴向入口与出口两端交替封堵，迫使发动机尾气从进口孔道进入穿透过滤壁面后排出，尾气中的颗粒物被过滤壁面捕集。
3.根据权利要求1或2所述的颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，其特征在于，在横截面方向上，所述方形孔道两条相对的边分别作为两个六边形孔道的边，另外两条相对的边分别作为两个三角形孔道的边或一条作为三角形孔道的边，另一条作为过滤体的临界边。
4.根据权利要求3所述的颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，其特征在于，三角形孔道壁面边长b和六边形孔道壁面边长a的比例为预设值，b:a比例范围在0.5-5之间。
5.根据权利要求3所述的颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，其特征在于，所述六边形孔道的边替换为向外凸的曲线形或所述三角形孔道的边替换为向外凸的曲线形。
6.根据权利要求3所述的颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，其特征在于，所述六边形孔道的边替换为向外凸的曲线形，所述三角形孔道的边替换为向外凸的曲线形。
7.根据权利要求3所述的颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，其特征在于，所述六边形孔道的边替换为向外凸的折线形或所述三角形孔道的边替换为向外凸的折线形。
8.根据权利要求3所述的颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，其特征在于，所述六边形孔道的边替换为向外凸的折线形，所述三角形孔道的边替换为向外凸的折线形。
9.根据权利要求3所述的颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，其特征在于，所述六边形孔道的边替换为向外凸的折线形，所述三角形孔道的边替换为向外凸的曲线形。
10.根据权利要求3所述的颗粒捕集器过滤体的非对称孔道结构，其特征在于，所述六边形孔道的边替换为向外凸的曲线形，所述三角形孔道的边替换为向外凸的折线形。
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